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第1章 绪论1

1.1 土的本构关系1

1.2 土的力学特性2

1.3 土的本构模型发展及现状8

1.3.1 解析方法9

1.3.2 数值方法15

1.3.3 膨胀土的本构关系研究18

1.4 问题的提出20

1.5 主要研究工作21

第2章 岩土本构关系及影响因素23

2.1 土的应力-应变23

2.1.1 应力23

2.1.2 应变24

2.2 土的本构关系模型25

2.2.1 弹性模型25

2.2.2 塑性模型28

2.3 膨胀土本构模型36

2.3.1 膨胀土强度理论37

2.3.2 膨胀土变形理论38

2.4 应力路径对岩土本构关系的影响40

第3章 数值建模方法44

3.1 岩土本构关系的反问题理论及应用44

3.1.1 反问题的一般描述44

3.1.2 本构关系的反问题44

3.2 塑性体应变与塑性剪应变之间的相互作用原理45

3.3 建模基本理论47

3.3.1 数值建模方法的基本框架47

3.3.2 数值建模方法的优越性48

3.4 神经网络理论及原理49

3.4.1 神经网络结构49

3.4.2 神经网络的特点49

3.4.3 神经网络的学习算法50

3.5 BP与RBF神经网络的比较51

3.5.1 BP神经网络51

3.5.2 RBF神经网络52

3.5.3 RBF学习算法53

3.5.4 RBF神经网络与BP神经网络的比较54

3.6 神经网络在岩土工程中的应用54

第4章 膨胀土三轴试验和数值建模57

4.1 工程背景与物性试验57

4.2 膨胀土基本物性试验61

4.3 膨胀土三轴压缩试验63

4.4 膨胀土三轴试验曲线69

4.5 神经网络学习及预测73

4.5.1 输入层和输出层设计73

4.5.2 隐含层神经元选择74

4.5.3 RBF算法74

4.5.4 RBF神经网络与BP神经网络预测对比75

4.5.5 RBF神经网络预测效果76

4.6 应力-应变三维曲面78

4.7 数值模型的建立80

4.8 数值模型的验证83

4.8.1 计算模型84

4.8.2 计算结果84

4.8.3 结论85

第5章 砂土三轴试验和数值建模87

5.1 砂土物理指标测定试验87

5.1.1 砂土颗粒分析试验87

5.1.2 砂土表观密度测定88

5.1.3 砂土堆积密度88

5.2 砂土三轴试验89

5.2.1 试验方案89

5.2.2 砂样配制90

5.3 试验数据整理和分析91

5.3.1 三轴试验数据91

5.3.2 静水压力试验数据和K值的测定95

5.4 等主应力比三轴试验应力-应变曲线101

5.5 应力-应变三维曲面103

5.6 屈服轨迹104

5.7 数值模型的建立106

5.7.1 本构模型106

5.7.2 神经网络学习及预测107

5.8 数值模型的验证108

第6章 黏土三轴试验和数值建模109

6.1 试样制备109

6.2 试样饱和109

6.2.1 抽气饱和109

6.2.2 反压力饱和110

6.3 试样安装和固结110

6.4 试验方案111

6.4.1 正常固结土三轴压缩试验方案111

6.4.2 超固结土排水剪切常规三轴压缩试验方案113

6.4.3 弹性变形参数试验方案113

6.5 试验结果及分析115

6.5.1 正常固结土三轴压缩试验结果及分析115

6.5.2 超固结土三轴压缩试验结果及分析116

6.5.3 弹性变形参数试验结果119

6.5.4 试验结果分析121

6.6 黏土本构关系的数值建模122

第7章 应力路径和应力历史对本构关系的影响128

7.1 应力路径对土的本构关系影响机理研究128

7.1.1 试验工作128

7.1.2 应力路径相关性是塑性体应变与剪应变相互作用的综合表现形式129

7.1.3 旋转硬化的机理130

7.2 应力历史对黏土本构关系影响机理研究131

7.2.1 塑性体应变对应力-应变关系曲线的控制作用132

7.2.2 剪胀与剪缩发生的条件132

7.2.3 临界状态133

7.2.4 试验工作134

7.3 应力路径对重塑黏土有效抗剪强度参数影响研究135

7.3.1 试验工作136

7.3.2 试验结果处理与分析137

第8章 内容归纳与研究展望139

8.1 内容归纳139

8.2 研究展望141

参考文献143